LAPORAN PRAKTIKUM GENETIKA KROMATOGRAFI MATA FIX 10612007.docx

23
LAPORAN PRAKTIKUM GENETIKA (BI-2105) KROMATOGRAFI PIGMEN MATA Drosophila Melanogaster Tanggal Praktikum : 21 Oktober 2013 Tanggal Pengumpulan : 28 Oktober 2013 Disusun Oleh: Annisa Amalia 10612007 Kelompok 1 Asisten : Ibnu Nur Fikri Muhamad 10611050 PROGRAM STUDI BIOLOGI SEKOLAH ILMU DAN TEKNOLOGI HAYATI

description

Praktikum genetika kromatografi mata

Transcript of LAPORAN PRAKTIKUM GENETIKA KROMATOGRAFI MATA FIX 10612007.docx

LAPORAN PRAKTIKUM GENETIKA (BI-2105)

KROMATOGRAFI PIGMEN MATA Drosophila Melanogaster

Tanggal Praktikum : 21 Oktober 2013

Tanggal Pengumpulan : 28 Oktober 2013

Disusun Oleh:

Annisa Amalia

10612007

Kelompok 1

Asisten :

Ibnu Nur Fikri Muhamad

10611050

PROGRAM STUDI BIOLOGI

SEKOLAH ILMU DAN TEKNOLOGI HAYATI

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

BANDUNG

2013

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pada tahun 1940, George Beadle dan Edward Tatum melakukan serangkaian

percobaan pada jamur roti Neurospora crassa yang menunjukkan hubungan langsung

antara gen dan enzim yang mengkatalisis reaksi biokimia tertentu. Dari percobaan

tersebut, Beadle dan Tatum dapat menarik hipotesis bahwa gen berisi informasi untuk

memproduksi enzim tertentu, dan mereka menyimpulkan bahwa satu gen menyintesis

satu enzim (one gene - one enzyme theory). Pigmen mata pada Drosophila

melanogaster dapat dipengaruhi oleh aktivitas produk gen yang mempengaruhi

fenotip. Gen dapat ditranskripsi dan ditranslasi menjadi suatu protein, di dalam sel

protein dapat berfungsi sebagai enzim yang mengkatalisis reaksi-reaksi yang terjadi

ataupun sebagai protein struktural yang membentuk sel. Apabila suatu protein tidak

berfungsi, maka akan terjadi mutasi. (Hartwell, 2008)

Kromatografi kertas digunakan untuk memisahkan campuran dari substansinya

menjadi komponen-komponennya. Kromatografi kertas menggunakan prinsip

kecepatan dengan menggunakan fasa stasioner (kertas saring) dan fasa bergerak

(eluen yang terdiri dari campuran pelarut), komponen-komponen  bergerak dengan

kecepatan yang berbeda dan campuran dipisahkan berdasarkan pada perbedaan

bercak warna. Dalam percobaan kali ini digunakan kromatografi kertas untuk

memisahkan pigmen-pigmen penyusun warna mata Drosophila melanogaster. Tujuan

pemisahan pigmen-pigmen penyusun warna mata Drosophila melanogaster tersebut

yaitu untuk menentukan komposisi pigmen Drosoptrin dan pigmen Ommokrom pada

mata Drosophila melanogaster wiltype, mutan white, mutan claret, dan mutan sepia.

(Bruner, 1985)

1.2. Tujuan

Tujuan dari praktikum kali ini adalah :

1. Menentukan nilai Rf dari hasil kromatografi pigmen mata Drosophila

melanogaster wiltype, mutan white, mutan claret, dan mutan sepia.

2. Menentukan kelompok pigmen mata pada Drosophila melanogaster mutan

white, sepia, dan claret berdasarkan hasil pemberian sinar ultra violet.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Hubungan Antara Gen, DNA, Protein, dan Enzim

Dalam sebuah sel terdapat nukleus, di dalam nukleus terdapat benang-benang

halus yang disebut kromatin. Pada saat sel akan mulai membelah diri, kromatin

tersebut menebal dan memendek untuk membentuk kromosom. Kromosom adalah

struktur padat yang terdiri dari dua komponen molekul, yaitu DNA dan protein. Gen

merupakan bagian dari kromosom (DNA) yang dapat ditranskripsi dan ditranslasi

menjadi suatu protein. Protein merupakan produk utama dari gen. Fenotip-fenotip

yang dapat diamati dari suatu mahluk hidup disebabkan oleh aktivitas dari protein.

Berdasarkan percobaan George Beadle dan Edward Tatum pada tahun 1941, gen

berisi informasi untuk memproduksi enzim tertentu, dan mereka menyimpulkan

bahwa satu gen menyintesis satu enzim (one gene-one enzyme). Masing-masing gen

bertanggung jawab untuk memproduksi sebuah enzim tunggal yang mempengaruhi

satu langkah dalam jalur metabolisme. Salah satu fungsi protein di dalam sel yaitu

sebagai enzim yang mengkatalis reaksi-reaksi yang terjadi di dalam sel. (Snustad dan

Simmons, 2012; Falk, 2009)

2.2. Teori Beadel-Tatum

Pada tahun 1940, George Beadle dan Edward Tatum melakukan serangkaian

percobaan pada jamur roti Neurospora crassa yang menunjukkan hubungan langsung

antara gen dan enzim yang mengkatalisis reaksi biokimia tertentu. Beadle dan Tatum

mengarahkan sinar X ke jamur Neurospora crassa yang menyebabkan jamur tersebut

mengalami mutasi. Jamur yang termutasi kehilangan kemampuan memproduksi

senyawa arginin untuk pertumbuhan. Lalu, Beadle dan Edward Tatum menambahkan

senyawa yang berbeda namun serupa dan menyaksikan bila jamur menggunakan

senyawa tersebut, terjadi reaksi kimia jamur itu dapat mensintesis bahan kimia yang

diperlukan. Dari percobaan tersebut, Beadle dan Tatum dapat menarik hipotesis

bahwa gen berisi informasi untuk memproduksi enzim tertentu, dan mereka

menyimpulkan bahwa satu gen menyintesis satu enzim (one gene - one enzyme

theory). Manfaat percobaan yang dilakukan Beadle dan Tatum adalah mereka

membuktikan bahwa pembentukan enzim atau kelompok enzim diatur oleh gen atau

kelompok gen dalam kromosom. (Hartwell, 2008)

2.3. Hubungan Kerja Protein dengan Pigmen Mata

Salah satu fungsi protein di dalam sel yaitu berfungsi sebagai enzim yang

mengkatalisis reaksi-reaksi yang terjadi. Protein merupakan bentuk utama dari suatu

gen. Fenotip-fenotip yang teramati dari suatu mahluk hidup terjadi akibat aktivitas

dari protein. Jika suatu gen termutasi dimana urutan nukleotida dari gen tersebut

berubah dapat mengakibatkan terjadi perubahan dari protein yang dihasilkan. Hal

tersebut dapat mengakibatkan perubahan dari aktivitas protein dan fenotip yang kita

amati. Di dalam pigmen mata terdapat bermacam-macam protein yang menghasilhan

warna mata yang berbeda-beda (Falk, 2009).

Pigmen mata pada Drosophila melanogaster dapat dipengaruhi oleh aktivitas

produk gen yang mempengaruhi fenotip. Drosophila melanogaster memiliki warna

pigmen mata yang berbeda-beda tergantung pada gen yang berperan dalam

pembentukan pteridin. Jika terjadi mutasi, warna mata Drosophila melanogaster

menjadi coklat apabila kelompok drosopterin tidak ada. Sedangkan warna mata akan

menjadi merah terang jika kelompok ommokrom yang tidak ada (Dahmann, 2008).

2.4. Alur Sintesis Pigmen Mata Drosopterin dan Ommokrom

Menurut Cherokee High School (2013), Pteridin menyebabkan warna mata pada

Drosophila melanogaster berwarna merah. Pteridin yang terdapat pada lalat buah

meliputi drosopterin dan ommokrom. Warna mata pada Drosophila melanogaster

merupakan hasil dari interaksi antara dua jalur pigmen ini, jalur drosopterin yang

memproduksi pigmen berwarna merah dan jalur ommokrom yang memproduksi

pigmen berwarna coklat. Warna mata Drosophila melanogaster yang teramati

merupakan jumlah berbagai konsentrasi pigmen yang berbeda ini. Jika jalur

ommokrom terganggu , persentase pigmen coklat di mata akan berkurang , sehingga

mata akan menjadi warna merah . Jika jalur drosopterin terganggu, mata akan lebih

cokelat daripada mata wildtype . Pada jalur ommokrom , pigmen xanthommatin

coklat dihasilkan dari asam amino triptofan dengan jalur biosintesis berikut :

Gambar 2.1. Jalur Ommokrom (Cherokee High School, 2013)

Jalur drosopterin ditampilkan pada gambar di bawah ini :

Gambar 2.2. Jalur Drosopterin (Cherokee High School, 2013)

2.5. Prinsip Dasar Kromatografi dan Rf

Kromatografi adalah metode yang digunakan untuk pemisahan komponen dari

suatu sampel. Teknik pemisahan pada kromatografi didasarkan atas perbedaan

migrasi dan distribusi senyawa yang terjadi dalam dua fasa berbeda yaitu fasa

stasioner dan fasa gerak. Pada kromatografi kertas, bahan yang akan dipisahkan

diletakkan pada kertas saring (fasa stasioner) dan ujung kertas saring dicelupkan pada

eluen (fasa gerak). Semakin dekat kepolaran antara sampel dengan eluen maka

sampel akan semakin terbawa oleh fase gerak tersebut. Secara kapiler eluen akan

bergerak ke atas. Bila suatu senyawa lebih larut dalam pelarut yang stasioner, maka

pergerakannya lebih lambat dibandingkan dengan bahan yang lebih larut dalam

pelarut yang bergerak. Oleh karena itu, senyawa dalam suatu bahan dapat dipisahkan

berdasarkan perbedaan kecepatan pergerakan senyawa-senyawa tersebut. Selain itu,

berat molekul dari suatu senyawa dapat mempengaruhi kecepatan pergerakannya

(Bruner, 1985).

Harga Rf mengukur kecepatan bergeraknya zona relatif terhadap garis depan

pengembang. Kromatogram yang dihasilkan diuraikan dan zona-zona dicirikan oleh

nilai-nilai Rf. Nilai Rf = Jarak Noda

Jarak Pelarut . Pengukuran itu dilakukan dengan mengukur

jarak dari titik pemberangkatan (pusat zona campuran awal) ke garis depan

pengembang dan pusat rapatan tiap zona. Nilai Rf harus sama baik pada descending

maupun ascending. Nilai Rf akan menunjukkan identitas suatu zat yang dicari,

contohnya asam amino dan intensitas zona itu dapat digunakan sebagai ukuran

konsentrasi dengan membandingkan dengan noda-noda standar (Bruner, 1985).

BAB III

METODOLOGI

3.1. Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan pada praktikum kali ini adalah :

Tabel 3.1. Alat dan Bahan

Alat Bahan

Gunting Drosophila melanogaster wildtype

Bejana kromatografi dengan tutup kaca

Drosophila melanogaster mutan (white, claret, sepia)

Pensil Kertas saring Whatman no.1

Jarum Pentul Larutan NBA

Alat Penjepret Vaselin

Penggaris

Lampu sinar ultra violet

3.2. Metode Kerja

Kertas saring digunting dengan ukuran 16 x 20 cm. Kemudian, dikedua bagian

dari ujung kertas saring yang sejajar sisi berukuran 16 cm digarisi lurus dengan

pensil. Garis pertama 2cm dan garis kedua 18cm dari ujung bawah kertas. Di garis

lurus yang pertama, diberi 4 tanda O dengan jarak masing-masing 4 cm. Diujung atas

kertas saring ditulisi nama kelompok menggunakan pensil.

Empat ekor Drosophila melanogaster (wildtype ,white, claret, sepia) dipotong

kepalanya menggunakan jarum pentul. Setiap kepala Drosophila melanogaster

tersebut (wildtype ,white, claret, sepia) diletakkan di atas keempat tanda O pada

kertas saring dan ditekan. Kertas saring digulung sehingga letak sisi kiri dan kanan

bersebelahan dan kertas saring dijepret sebanyak dua kali disebeah atas dan dua kali

disebelah bawah.

Bejana diisi dengan larutan NBA setinggi 1cm. Kertas saring yang telah digulung,

dimasukkan ke dalam bejana. Lalu, bejana ditutup dan diberi vaselin disekitar

penutup bejana. Kertas saring didalam bejana, didiamkan selama beberapa jam

hingga eluen bergerak melewati garis kedua. Setelah eleuen bergerak melewati garis

kedua, kertas saring diambil dan digarisi dengan pensil pada batas pergerakan eluen.

Kemudian, kertas saring dikeringkan dan diamati dibwaha sinar ultra violet.

Disekeliling bercak yang terlihat saat penyinaran sinar ultra violet diberi tanda

dengan pensil dan dicatat warnanya dan warna fluorosensinya. Berdasarkan hasil

kromatograi, pigmen-pigmen mata dari keempat Drosophila melanogaster

(wildtype ,white, claret, sepia) tersebut dibandingkan sehingga dapat ditentukan

pigmen-pigmen yang termasuk kelompok drosopterin dan temasuk kelompok

ommokrom.

BAB IV

HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Pengamatan

4.1.1. Foto Hasil Pengamatan

Berdasarkan percobaan, didapatkan hasil pengamatan sebagai berikut :

Gambar 4.1. Kertas kromatografi sebelum dicelupkan ke eluen

Gambar 4.2. Kertas kromatografi setelah dicelupkan ke eluen

Gambar 4.3. Kertas kromatografi saat diberi sinar ultra violet

Gambar 4.4. Kertas kromatografi setelah diberi sinar ultra violet

4.1.2. Hasil Perhitungan Rf

Rf = Panjang Pendar

J arak Pelarut (Eluen)

Jarak Eluen = 7 cm

JenisDrosophila melanogaster

Warna Pendar

Panjang Pendar

(cm)

Total Panjang

Pendar (cm)Nilai Rf

WildtypeKuning 0,9

2,5 0,357Biru-Kehijauan 1,6

Mutan WhiteKuning 0

0 0Biru Kehijauan 0

Mutan ClaretKuning 0,7

2,3 0,329Biru Kehijauan 1,6

Mutan SepiaKuning 0

2,9 0,414Biru Kehijauan 2,9

4.2. Pembahasan

Pada praktikum kali ini dilakukam pengamatan terhadap kromatografi pigmen

mata Drosophila melanogaster wildtype dan beberapa mutan (white, clot, dan sepia).

Kepala dari keempat jenis Drosophila melanogaster tersebut ditekan dan

ditempatkan pada kertas saring whatman no.1. Setelah itu, kertas saring dimasukkan

ke dalam bejana kromatografi yang telah berisi pelarut eluen atau NBA (N-Butanol

Asetatglasial Akuades), kemudian disekeliling penutup bejana diberi vaseline dan

bejana didiamkan selama beberapa jam.

Fungsi larutan NBA adalah sebagai eluen yang terdiri dari N-Butanol, Asetat

Glacial, Akuades yang memiliki perbandingan 20 : 3 : 7. Larutan NBA merupakan

campuran dari larutan yang memiliki tingkat kepolaran: polar yaitu akuades, semi-

polar yaitu asam asetat glasial , dan non-polar yaitu N-Butanol. Karena larutan NBA

merupakan campuran dari larutan yang memiliki tingkat kepolaran berbeda-beda,

larutan NBA dapat memisahkan pigmen-pigmen pada mata lalat buah yang memiliki

tingkat kepolaran hampir sama.(Falk, 2009)

Kertas saring whatman no.1 digunakan sebagai alat filtrasi yang memanfaatkan

daya kapilaritas kertas sehingga terlihat penguraian warna-warna berdasarkan pigmen

yang terkandung pada senyawa protein pada mata Drosophila melanogaster. Kertas

saring tersebut memperlihatkan pergerakan larutan eluen yang cepat dibandingkan

dengan pergerakan bahan yang akan dipisahkan yaitu pergerakan warna pigmen mata.

Penggunaan kertas saring juga karena sebagai fase stationer yang sangat polar karena

terdiri dari selulosa.(Falk, 2009)

Fungsi vaselin adalah agar udara yang berada di dalam bejana tidak dapat keluar

dan udara yang diluar tidak dapat masuk melalui celah-celah antara bejana dengan

penutup. Pemberian vaseline pada tutup bejana berfungsi agar bejana tempat eluen

kromatografi kedap udara sehingga kondisi dalam gelas kimia terjenuhkan oleh uap

dari pelarut. Kondisi jenuh dalam gelas kimia dengan uap mencegah penguapan

pelarut. (Falk, 2009)

Fluoresensi merupakan pemancaran sinar oleh atom atau molekul setelah

terlebih dahulu disinari sinar UV. Peristiwa fluororesensi merupakan peristiwa

pemantulan warna/ berpendarnya warna yang tersembunyi karena absorbsi cahaya

tertentu yang diberikan secara disengaja. Peristiwa ini biasanya terjadi terhadap

senyawa-senyawa tertentu (dalam praktikum ini dimaksudkan pigmen warna mata)

yang mempunyai sifat memendarkan cahaya. Dalam hal ini digunakan sinar UV

karena pigmen mata pada lalat buah (Drosophila melanogaster) tidak bisa terlihat

menggunakan cahaya putih (lampu neon). Oleh sebab itu digunakan sinar UV,

dimana sinar UV bersifat memendarkan cahaya pada pigmen mata. Setelah

kromatogram pada kertas disinari dengan sinar ultraviolet (UV) masing-masing

komponen pigmen mata yang merupakan senyawa pteridin akan mengabsorbsi

cahaya ultraviolet dengan panjang gelombang tertentu dan memendarkan warna yang

lebih kontras sesuai dengan warna asli senyawa tersebut. Setelah di fluoresensi

dibawah sinar UV, jarak pigmen mata wildtype adalah 2,5 cm, jarak pigmen pada

mata mutan white adalah 0 cm, jarak pigmen pada mata mutan claret adalah 2,3 cm

dan pada mata mutan sepia adalah 2,9 cm. Jadi, Rf (Rate of Fluoresensi) pada

masing-masing mata lalat Drosophila melanogaster mata wiltype, mutan white, mutan

claret, mutan sepia berturut-turut adalah 0,357; 0; 0,329; dan 0,414. (Dahmann,

2008).

Pada praktikum kali ini, Nilai Rf yang semakin besar dapat diartikan semakin

non-polar, karena semakin tinggi berarti zat tersebut semakin terbawa dengan eluen

yang bersifat non-polar (karena kandungan terbesar eluen adalah butanol yang

bersifat non-polar). Sedangkan jika nilai Rf semakin kecil, itu dapat diartikan

semakin polar karena zat tersebut tertahan oleh kertas yang juga bersifat polar. Pada

hasil pengamatan ditemukan bahwa jarak tempuh pigmen sephia lebih jauh dari

pigmen lain dan juga ukuran Rf nya paling besar. Hal ini menunjukkan bahwa

pigmen Sephia paling nonpolar sedangkan pigmen white paling polar (Thiemann,

2001). Hal ini sesuai dengan literatur sebagai berikut :

Gambar 4.1 Hasil kromatografi pigmen mata (Thiemann, 2001).

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Setelah melakukan percobaan, didapat kesimpulan :

Nilai Rf pigmen mata Drosophila melanogaster wiltype adalah 0,357.

Nilai Rf pigmen mata Drosophila melanogaster mutan white adalah 0.

Nilai Rf pigmen mata Drosophila melanogaster mutan claret adalah 0,329.

Nilai Rf pigmen mata Drosophila melanogaster mutan sepia adalah 0,414.

Drosophila melanogaster mutan white tidak memiliki kelompok pigmen mata

drosopterin dan ommokrom.

Drosophila melanogaster mutan claret memiliki kelompok pigmen mata

drosopterin dan ommokrom.

Drosophila melanogaster mutan sepia memiliki krlompok pigmen mata

ommokrom.

5.2. Saran

Agar percobaan yang dilakukan dapat mencapai tujuan secara maksimal maka

perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut:

Lampu sinar ulra violet minimal ada dua buah (Minimal ada di setiap instruk)

agar praktikan tidak perlu membuat antrian panjang (mengantri).

Praktikan harus lebih sigap dalam memotong kepala Drosophila melanogaster

mutan yang telah mati, karena jika terlalu lama, fenotip mutan tersebut bisa hilang

sehingga hasil kromatografi tidak akurat.

Daftar Pustaka

Bruner, F. 1985. The Science of Chromatography. United States : Elsevier Publishing Company.

Cherokee High School. 2013. Diakses melalui “http://chsweb.lr.k12.nj.us/psidelsky/chromatography%20reference.htm” pada tanggal 27 Oktober 2013 Pukul 19.50.

Dahmann, Christian. 2008. Drosophila: Methods and Protocols. United States : Humana Press Inc.

Falk, Raphael. 2009. Genetic Analysis: A History of Genetic Thinking. England : Cambridge University Press.

Fruton, J.S. 1999. Proteins, Enzymes, Genes: The Interplay of Chemistry and Biology. New Haven: Yale University Press.

Hartwell, Leland H. et al. 2008. Genetics From Genes to Genomes 4th edition. USA : McGraw-Hill Companies, Inc.

Judd, Sandra. 2010. Genetic disorders sourcebook. United States : Omnigraphics, Inc.

Morange, M. 1998. A History of Molecular Biology. Cambridge: Harvard University Press.

Snustad, D. Peter dan Michael J. Simmons. 2012. Principles of genetics 6th ed. United States of America : John Wiley & Sons, Inc.

Thiemann. 2001. Genotype to Phenotype: Investigating Eye Color Mutations Using Chromatography. Truman State University.